1.前言：
第一次作業難度較大，從無到有的設計，涉及到的主要類有Paper，Question，AnswerPaper，Main，主要題目方向為字串判斷與字串處理(提取有效資訊)，判斷對錯算總分，配合一些Java自帶的資料結構如ArrayList即可快速解決問題，第一次作業是後面作業的基礎，需自行了解正規表示式等方法。第二次作業難度適中，題目在第一次作業前提下新增了試卷類，涉及較為複雜類引用，需要對類的引用有一定了解。第三次作業難度最高，在前兩次作業基礎上新增學生資訊及刪除題號，還新增了許多錯誤提醒及錯誤提醒優先順序顯示。這三次作業的難度可以說是逐次遞增，需要學生在第一次作業建立良好的類結構，並在第二次作業中新增類，以及第三次作業給刪除的題目新增標記以執行語句都是難點。這三次PTA作業考察了學生構建程式框架的能力，以及正規表示式提取所需資訊，ArrayList儲存內容等方面的知識。
2.設計與分析：
第一次作業：
只需用AnswerPaper判斷，Paper儲存Question陣列。由於當時還未學習ArrayList，使用陣列儲存，設計上採用兩個字串陣列，一個陣列裝題目（題號與題目對應），一個陣列裝寫的答案（題號與標準的答案對應），傳遞到AnswerPaper中進行比較。Question類封裝題目資訊，包括題號、題目內容、標準答案、作答；最後再將Question類封裝進AnswerPaper類，其方法為判斷答案與標準答案是否相同，最後進行輸出。
建立Question類儲存資料
點選檢視原始碼
class Question{
private int num;
private String content;
private String standard_answer;
private String answer;
private boolean result;
public Question(){}
public Question(int num,String content,String standard_answer,String answer,boolean result){
this.num=num;
this.content=content;
this.standard_answer=standard_answer;
this.answer=answer;
this.result=result;
}
public String getStandard_Answer(){
return standard_answer;
}
public void setStandard_Answer(String standard_answer){
this.standard_answer=standard_answer;
}
public String getContent(){
return content;
}
public void setContent(String content){
this.content=content;
}
public int getNum(){
return num;
}
public void setNum(int num){
this.num=num;
}
public void setAnswer(String answer){
this.answer=answer;
}
public String getAnswer(){
return answer;
}
public void setResult(boolean result){
this.result=result;
}
public boolean getResult(){
return this.result;
}
public boolean TF(){
if(standard_answer==answer)
{
result=true;
}
else
{
result=false;
}
return result;
}
}
點選檢視原始碼
class AnswerPaper{
private Paper paper;
private Question []question=new Question[1000];
public AnswerPaper(Paper paper,String str,int num){
this.paper=paper;
String answer1;
boolean result;
String strs[]=str.split(" #");
for(int i=0;i<strs.length;i++)
{
String strs1[]=strs[i].split(":");
strs1[1]=strs1[1].trim();
answer1=strs1[1];
if(answer1.equals(this.paper.getQuestionAnswer(i+1)))
{
result=true;
}
else
{
result=false;
}
Question que=new Question(i+1,paper.getQuestionContent(i+1),paper.getQuestionAnswer(i+1),answer1,result);
question[i]=que;
}
}
public String getPaperAnswer(int i){
return question[i-1].getAnswer();
}
public String getPaperResult(int a){
String str=String.valueOf(question[0].getResult());
for(int i=1;i<a;i++)
{
str=str+" "+String.valueOf(question[i].getResult());
}
return str;
}
}
點選檢視原始碼
class Paper{
private int num;
private Question []question=new Question[1000];
private int flag=1;
public Paper(){}
public Paper(int num){
this.num=num;
}
public void setNum(int num){
this.num=num;
}
public int getNum(){
return num;
}
public void setQuestion(String str){
String strs[]=str.split(" #");
String strs1[]=strs[0].split(":");
strs1[1]=strs1[1].replaceAll(" ","");
int i=Integer.parseInt(strs1[1]);
String strs2[]=strs[1].split(":");
strs2[1]=strs2[1].trim();
String strs3[]=strs[2].split(":");
strs3[1]=strs3[1].replaceAll(" ","");
Question que=new Question(i,strs2[1],strs3[1],null,true);
question[i-1]=que;
}
public String getQuestionAnswer(int i){
return question[i-1].getStandard_Answer();
}
public String getQuestionContent(int i){
return question[i-1].getContent();
}
}
類圖如下
第二次作業：
第二次作業在第一次作業的基礎上增加了試卷和答卷，其中試卷中包括題目的序號以及分值。試卷中極有可能有多道題，這就導致可能會出現答案不全的情況（試卷中的題目並沒有全都被作答）。在輸出部分，第二次作業比第一次作業多了試卷滿分不是100分、答卷缺失部分答案、無效的試卷號。在輸入格式方面，第二次作業的格式與第一次作業的格式要求沒有變化，因為沒有錯誤要求，所以輸入的都為正確格式，正規表示式的作用也只是將輸入的字串分成幾個部分。此次作業使用了類，但是並沒有遵守或運用單一職責原則、開閉原則、迪米特法則，且許多判定過程寫在了主方法中，而不是寫在類中作為類的方法，更沒有代理類。因為在敲之前，很多邏輯部分並沒有思考清楚，導致程式碼出現了許多的冗餘及不必要的程式碼，但又擔心刪掉那部分之後程式碼無法正常執行，所以為了完成作業得到較高的分數就沒有修改。這次作業中，我深刻意識到了寫註釋的重要性。前幾次提交之後，我發現程式碼的邏輯有些問題。但當我回頭看我的程式碼的時候，我已經看不懂我原來的寫的內容了。一方面是因為，程式碼更多的是程序導向而非物件導向，另一方面就是因為沒有寫註釋了。寫註釋不僅有益於在寫程式碼過程中清晰自己的邏輯，更有益於改程式碼過程中讀懂自己之前寫的程式碼。
SourceMontor的生成報表如下：
可見程式碼存在許多的不足（方法的功能較為單一、最複雜方法行的數量過高有待最佳化、程式碼中的塊結構相對簡單、註釋少等），大多是由於基礎知識不紮實，但第二次作業是在第一次作業基礎上完成的，難度有所降低。在第一次作業基礎上，我將提取有效內容功能放在了main中，用上了ArrayList傳遞資料，將作答部分寫成新類——Answer——程式碼如下：
點選檢視程式碼
class Answer{
private String answer;
private int grade;
public Answer(String answer){
this.answer=answer;
}
public String getAnswer(){
return answer;
}
public void setGrade(int grade){
this.grade=grade;
}
public int getGrade(){
return grade;
}
}
點選檢視程式碼
class Paper{
private int num;
private int score_sum;
private int question_sum;
private ArrayList<Question> list = new ArrayList<>();
private int score[];
public Paper(int num,int questionnum[],int score[],ArrayList<Question> listQuestion)
{
this.num=num;
this.score=score;
this.question_sum=questionnum.length-1;
for(int i=1;i<score.length;i++)
{
this.score_sum+=this.score[i];
}
for(int i=1;i<questionnum.length;i++)
{
for(Question t:listQuestion)
{
if(questionnum[i]==t.getNum())
{
list.add(t);
}
}
}
}
public ArrayList<Question> getList(){
return list;
}
public int getSum()
{
return score_sum;
}
public int getNum(){
return num;
}
public int getScore(int i){
return score[i+1];
}
}
點選檢視程式碼
public class Main {
public static void main(String[] args) {
Scanner scanner = new Scanner(System.in);
ArrayList<Question> listQuestion = new ArrayList<>();
ArrayList<Paper> listPaper = new ArrayList<>();
ArrayList<AnswerPaper> listAnswerPaper = new ArrayList<>();
String str=scanner.nextLine();
while(!str.equals("end"))
{
if(str.indexOf("#N")!=-1)
{
String strs[]=str.split(" #");
String strs1[]=strs[0].split(":");
strs1[1]=strs1[1].replaceAll(" ","");
int i=Integer.parseInt(strs1[1]);
String strs2[]=strs[1].split(":");
strs2[1]=strs2[1].trim();
String strs3[]=strs[2].split(":");
strs3[1]=strs3[1].replaceAll(" ","");
Question question=new Question(i,strs2[1],strs3[1]);
listQuestion.add(question);
}
if(str.indexOf("#T")!=-1)
{
String strs[]=str.split(" ");
String strs1[]=strs[0].split(":");
int questionnum[]=new int [strs.length];
int score[]=new int [strs.length];
int i=Integer.parseInt(strs1[1]);
for(int j=1;j<strs.length;j++)
{
String strs2[]=strs[j].split("-");
questionnum[j]=Integer.parseInt(strs2[0]);
score[j]=Integer.parseInt(strs2[1]);
}
Paper paper=new Paper(i,questionnum,score,listQuestion);
listPaper.add(paper);
}
if(str.indexOf("#S")!=-1)
{
ArrayList<Answer> listAnswer = new ArrayList<>();
String strs[]=str.split(" #");
String strs1[]=strs[0].split(":");
strs1[1]=strs1[1].replaceAll(" ","");
int i=Integer.parseInt(strs1[1]);
for(int j=1;j<strs.length;j++)
{
String strs2[]=strs[j].split(":");
Answer answer=new Answer(strs2[1]);
listAnswer.add(answer);
}
AnswerPaper answerPaper=new AnswerPaper(i,listAnswer);
listAnswerPaper.add(answerPaper);
}
str=scanner.nextLine();
}
for (int i = 0; i < listPaper.size(); i++) {
if(listPaper.get(i).getSum()!=100)
{
System.out.println("alert: full score of test paper"+listPaper.get(i).getNum()+" is not 100 points");
}
}
int flag=1;
for(AnswerPaper r : listAnswerPaper)
{
flag=1;
for (Paper p:listPaper)
{
if(r.getNum()==p.getNum())
{
flag=0;
for(int i = 0; i < p.getList().size()&& i < r.getList().size(); i++)
{
Question w=p.getList().get(i);
Answer x=r.getList().get(i);
System.out.print(w.getContent()+"~"+x.getAnswer()+"~");
if(w.getStandard_Answer().equals(x.getAnswer()))
{
System.out.println("true");
x.setGrade(p.getScore(i));
r.setSum(p.getScore(i));
}
else
{
System.out.println("false");
x.setGrade(0);
}
}
for(int i = 0; i < p.getList().size() - r.getList().size(); i++)
{
System.out.println("answer is null");
}
for(int i = 0; i < p.getList().size(); i++)
{
if(i < r.getList().size())
{
Answer x=r.getList().get(i);
System.out.print(x.getGrade());
}
else
System.out.print("0");
if(i!=p.getList().size()-1)
System.out.print(" ");
else
System.out.print("~");
}
System.out.println(r.getSum());
}
}
}
if(flag==1)
System.out.println("The test paper number does not exist");
}
}
class AnswerPaper{
private int num;
private int sum;
private ArrayList<Answer> list = new ArrayList<>();
public AnswerPaper(int num,ArrayList<Answer> listAnswer){
this.num=num;
for(Answer t:listAnswer)
{
list.add(t);
}
}
public int getNum(){
return num;
}
public ArrayList<Answer> getList(){
return list;
}
public void setSum(int grade){
this.sum+=grade;
}
public int getSum(){
return sum;
}
}
點選檢視程式碼
class Question{
private int num;
private String content;
private String standard_answer;
public Question(int num,String content,String standard_answer){
this.num=num;
this.content=content;
this.standard_answer=standard_answer;
}
public int getNum(){
return num;
}
public String getContent(){
return content;
}
public String getStandard_Answer(){
return standard_answer;
}
}
類圖如下：
第三次作業：
第三次作業結束了幾天，至今仍有心理陰影，心理路程依舊記憶猶新，不僅是正規表示式學習實踐每每出錯，難以改正，split的使用出現非零返回，耗費心力，而且刪減的過程也是困難重重（會在採坑心得內分析），我的得分很低，該程式碼多用於避坑，辯證性看待分析。
第三次作業在第二次作業的基礎上增加了刪除題目和學生資訊，這就使在輸出部分多了找不到學生資訊以及題目被刪出，另外，作業中還增加了引用本來就不存在的題目等錯誤情況，並要求錯誤優先順序顯示。這次作業我做出了一部分改進，使程式碼變得複雜度降低一些，且開始有意識的遵循或運用單一職責原則、開閉原則、迪米特法則。
第三次作業增加了錯誤格式這一部分。我便沒有辦法像前兩次作業一樣只用split切割輸入語句，增加了Matcher和Pattern的運用。在運用錯誤格式這裡，我卡了很久，卡的測試點中錯誤表示式就佔了兩種型別（8個點）。重寫了很久pattern.compile和輸入部分的程式碼，後嘗試改回split，但效果不佳。感覺不是什麼技術問題、邏輯問題、理解問題或者設計問題，可能是做事不夠仔細認真，對正規表示式理解不夠徹底。
第三次作業增加了Student類——程式碼如下：
點選檢視程式碼
class Student{
private String num;
private String name;
public Student(String num,String name){
this.num=num;
this.name=name;
}
public String getNum(){
return num;
}
public String getName(){
return name;
}
}
點選檢視程式碼
class Paper{
private int num;
private int score_sum;
private int question_sum;
private ArrayList<Question> list = new ArrayList<>();
private int score[];
private boolean haveque=true;
public Paper(int num,int questionnum[],int score[],ArrayList<Question> listQuestion)
{
this.num=num;
this.score=score;
this.question_sum=questionnum.length-1;
for(int i=1;i<score.length;i++)
{
this.score_sum+=this.score[i];
}
for(int i=1;i<questionnum.length;i++)
{
for(Question t:listQuestion)
{
if(questionnum[i]==t.getNum())
{
list.add(t);
this.haveque=true;
}
else
{
this.haveque=false;
}
}
}
}
public ArrayList<Question> getList(){
return list;
}
public int getSum()
{
return score_sum;
}
public boolean getHaveque()
{
return haveque;
}
public int getNum(){
return num;
}
public int getScore(int i){
return score[i+1];
}
}
點選檢視程式碼
public class Main {
public static void main(String[] args) {
Scanner scanner = new Scanner(System.in);
ArrayList<Question> listQuestion = new ArrayList<>();
ArrayList<Student> listStudent = new ArrayList<>();
ArrayList<Paper> listPaper = new ArrayList<>();
ArrayList<AnswerPaper> listAnswerPaper = new ArrayList<>();
String str=scanner.nextLine();
int num_of_cut=0;
while(!str.equals("end"))
{
Pattern pattern = Pattern.compile("^#N:(.*)\\s#Q:(.*)\\s+#A:(.*)");
Matcher matcher = pattern.matcher(str);
Pattern pattern2 = Pattern.compile("^#T:(\\d+)(\\s+(\\d+-\\d+))*$");
Matcher matcher2 = pattern2.matcher(str);
Pattern pattern3 = Pattern.compile("^#S:(\\d+)\\s+(\\d+)(.*)");
Matcher matcher3 = pattern3.matcher(str);
Pattern pattern4 = Pattern.compile("^#X:(\\d+)\\s+(\\w+)(-\\d+\\s\\w+)*$");
Matcher matcher4 = pattern4.matcher(str);
Pattern pattern5 = Pattern.compile("^#D:N\\-(\\d+)$");
Matcher matcher5 = pattern5.matcher(str);
if(matcher.find())
{
String num=matcher.group(1);
String que=matcher.group(2);
String ans=matcher.group(3);
int i=Integer.parseInt(num);
Question question=new Question(i,que,ans);
listQuestion.add(question);
}
else if(matcher2.find())
{
String num=matcher2.group(1);
String text=matcher2.group(2);
String strs[]=text.split("\\s+");
int numofp=Integer.parseInt(num);
int questionnum[]=new int [strs.length];
int score[]=new int [strs.length];
for(int j=1;j<strs.length;j++)
{
String strs2[]=strs[j].split("-");
questionnum[j]=Integer.parseInt(strs2[0]);
score[j]=Integer.parseInt(strs2[1]);
}
Paper paper=new Paper(numofp,questionnum,score,listQuestion);
listPaper.add(paper);
}
else if(matcher3.find())
{
ArrayList<Answer> listAnswer = new ArrayList<>();
String num=matcher3.group(1);
String nums=matcher3.group(2);
String text=matcher3.group(3);
String strs[]=text.split("\\s+#A:");
int numofap=Integer.parseInt(num);
for(int j=1;j<strs.length;j++)
{
String strs2[]=strs[j].split("-");
int num_of_que=Integer.parseInt(strs2[0]);
Answer answer=new Answer(num_of_que,strs2[1]);
listAnswer.add(answer);
}
AnswerPaper answerPaper=new AnswerPaper(numofap,nums,listAnswer);
listAnswerPaper.add(answerPaper);
}
else if(matcher4.find())
{
String text1=matcher4.group(1);
String text=matcher4.group(2);
Student student=new Student(text1,text);
listStudent.add(student);
String text2=matcher4.group(3);
if(text2!=null)
{
String strs3[]=text2.split("-");
for (String part : strs3)
{
if (part.length() > 8)
{
String date = part.substring(0, 8);
String nameOrIdentifier = part.substring(8);
Student student2 = new Student(date, nameOrIdentifier);
listStudent.add(student2);
}
}
}
}
else if(matcher5.find())
{
String num=matcher5.group(1);
num_of_cut=Integer.parseInt(num);
}
else
{
System.out.println("wrong format:"+str);
}
str=scanner.nextLine();
}
for (int i = 0; i < listPaper.size(); i++) {
if(listPaper.get(i).getSum()!=100)
{
System.out.println("alert: full score of test paper"+listPaper.get(i).getNum()+" is not 100 points");
}
}
int flag=1;
for(AnswerPaper r : listAnswerPaper)
{
flag=1;
for (Paper p:listPaper)
{
if(r.getNum()==p.getNum())
{
flag=0;
for(int i = 0; i < p.getList().size()&& i < r.getList().size(); i++)
{
Question w=p.getList().get(i);
Answer x=r.getList().get(i);
if(w.getNum()==num_of_cut)
{
x.setGrade(0);
System.out.println("the question "+w.getNum()+" invalid~0");
}
else
{
if(p.getHaveque())
{
System.out.print(w.getContent()+"~"+x.getAnswer()+"~");
if(w.getStandard_Answer().equals(x.getAnswer()))
{
System.out.println("true");
x.setGrade(p.getScore(i));
r.setSum(p.getScore(i));
}
else
{
System.out.println("false");
x.setGrade(0);
}
}
else
{
System.out.println("non-existent question~0");
x.setGrade(0);
}
}
}
for(int i = 0; i < p.getList().size() - r.getList().size(); i++)
{
System.out.println("answer is null");
}
int flag1=0;
for(int j = 0;j<listStudent.size();j++){
if(r.getNums().equals(listStudent.get(j).getNum()))
{
System.out.print(r.getNums()+" "+listStudent.get(j).getName()+": ");
for(int i = 0; i < p.getList().size(); i++)
{
if(i < r.getList().size())
{
Answer x=r.getList().get(i);
System.out.print(x.getGrade());
}
else
System.out.print("0");
if(i!=p.getList().size()-1)
System.out.print(" ");
else
System.out.print("~");
}
System.out.println(r.getSum());
flag1=1;
break;
}
}
if(flag1==0)
{
System.out.println(r.getNums()+" not found");
}
}
}
}
if(flag==1)
System.out.println("The test paper number does not exist");
}
}
根據此報表，以下是改進方向：
減少方法呼叫：方法呼叫可能會導致程式碼執行效率降低。嘗試合併或簡化方法呼叫，以減少方法的呼叫次數。
增加註釋：註釋嚴重不足，有很多的空間來新增註釋，從而提高程式碼的可讀性和維護性。
最佳化類和介面：確保類的結構和介面的設計是合理的。避免過度耦合，儘量保持類的獨立性。
控制方法複雜度：平均每方法語句數過多，這可能表明某些方法過於複雜。嘗試分解這些方法為更小的、更專注的部分。
管理塊深度：最大塊深度為太大，這可能會影響程式碼的效能。最佳化塊結構，使其更加扁平化，以減少執行時間。
類圖如下：
採坑心得：
第一次作業：在answer1.equals(this.paper.getQuestionAnswer(i+1))判斷時用equals不要直接用=，用等號過不了；
如圖：
Question類可簡化出Answer類；
第二次作業：提取時用正規表示式會更加方便快捷；
第三次作業：這段程式碼中，我將spilt改為固定數提取，因為我發現在測試用例中20201103 Tom-20201104 Jack-20201105 Www檢測不出空格，應該是無空格，測試用例中的空格不存在。
點選檢視程式碼
if(text2!=null)
{
String strs3[]=text2.split("-");
for (String part : strs3)
{
if (part.length() > 8)
{
String date = part.substring(0, 8);
String nameOrIdentifier = part.substring(8);
Student student2 = new Student(date, nameOrIdentifier);
listStudent.add(student2);
}
}
}
試卷題目數明顯少了。
改進建議：
第三次作業中，判定題目刪減時用HashMap會好很多。
正規表示式的Pattern.compile有待改準。
第二次作業中，輸入提取部分改用正規表示式提取。
寫程式碼時提前畫好類圖以減少遺漏。
總結：
1.學到了：
Java是一門純粹的面嚮物件語言，因此理解類、物件、繼承、多型和封裝這些OOP概念至關重要。這些概念是Java程式設計的核心。
理論知識很重要，但沒有實踐是不夠的。嘗試編寫自己的程式，從簡單的“Hello World”開始，逐步增加難度。透過實際編碼，可以更好地理解概念，並學會如何解決問題。
Java擁有豐富的標準庫，提供了許多預製的類和介面，用於處理檔案、網路、資料庫等。熟悉這些庫可以節省編寫程式碼的時間，並提高程式碼的質量。
編寫清晰、可讀的程式碼比僅僅讓程式碼工作更重要。遵循良好的編碼習慣，使用有意義的變數名和方法名，新增註釋，這些都是編寫可維護程式碼的關鍵。
Java中有許多提前設計好的便捷方法供我們使用，多學習有利於減少冗餘程式碼，如：HashMap與ArrayList等。
2.需要進一步學習及研究：
在寫程式碼之前，要將整個程式碼的邏輯部分設計好，避免出現寫到中途手忙腳亂的現象。
提升程式碼的可複用性，注重設計中的開閉原則。
每次寫完程式碼都會出現陣列越界的情況，原因大概是思考邏輯時，無法面面俱到。多敲程式碼以提升自己的思考能力以及邏輯能力。畫設計圖、類圖是個不錯的選擇。
對正規表示式理解、運用仍有不足。
3.建議：
希望老師能提前推薦更多用得上方法幫助作業完成。
希望測試點點明測試方向。
希望老師能演示類之間引用的例子，講方法時更深入些，講些多出現的特例。